Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства, раздел 4, страница 3

При расчете η_изл используется понятие редуцированной мощности – мощности оптического излучения того или иного источника, пересчитанной (приведенной) с учетом спектральной чувствительности объекта облучения

,

где λ₁, λ₂ – граничные значения длин волн диапазона чувствительности АС; ν_λ – относительная спектральная чувствительность активной среды (объекта облучения); I_λ – спектральная плотность мощности излучения.

Вычисления Р_ред проводятся графоаналитически (рис.4.3).

Рис.4.3. К определению КПД излучения по (4.2)

Площадь S_1, ограниченная спектральной функцией Р_{λ ред} = ν_λI_λ и осью длин волн, определяет интегральную по λ редуцированную мощность Р_ред. Спектральный КПД для сплошного спектра излучения рассчитывается как

  ,                                      (4.2)

          Для линейчатого спектра излучения интегрирование заменяется суммированием

,

где n – число линий в спектре излучений, m из которых попадает в полосу поглощения АС.

При выборе типа ламп накачки исходят прежде всего из условия
обеспечения максимального η_изл. Поэтому в курсовой работе требуется провести сопоставление различных вариантов накачки используемой активной среды. Характеристики поглощения АС различных лазеров приведены в справочном разделе. Для повышения точности и ускорения расчетов, определение η_изл проводится с помощью ПЭВМ во время практических занятий в дисплейном классе.

4.1.2. Расчет КПД активной среды ТТЛ

Любая среда излучает кванты с энергией hν_изл, меньшей энергии возбуждения квантов hν_возб. Этот эффект, установленный Стоксом для люминофоров, справедлив для всех излучающих сред, включая активные среды. Исключение представляют среды, где возможно двухфотонное возбуждение. Физически закон Стокса (λ_изл > λ_возб) обусловлен потерями энергии вне канала излучения. Для активной среды, возбуждаемой квантами с фиксированной энергией, эффективность трансформации энергии возбуждения W_возб в энергию индуцированных квантов W_изл можно записать как

                                 (4.3)

где q = N_изл / N_возб < 1 –квантовый выход, учитывающий потери возбуждающих квантов, связанные со спонтанным излучением и безызлучательными переходами; N_изл, N_возб  – число квантов излучения и возбуждения.

Квантовый выход зависит от свойств конкретной среды и, как правило, значение q лежат в пределах 0,6.. .0,8.

Реальные АС имеют несколько полос поглощения (табл.4.3) с различными квантовыми выходами [18]. При расчете η_изл учитывается только разница в уровне поглощения отдельных полос. Поэтому при определении η_АС необходимо дополнительно учесть индивидуальный вклад каждой линии поглощения в формирование потока когерентных квантов. Очевидно, что использование (4.3) для расчета η_АС  в этом случае становится невозможным.

Характеристики полос поглощения АС ТТЛ

Таблица 4.3

λi, мкм	Рубин		Неодимовое стекло				Гранат
	0,56	0,41	0,88	0,81	0,74	0,58	0,88	0,82	0,75	0,58	0,41
qi	0,65	0,7	1	0,77	0,33	0,33	0,5	0,5	0,5	0,5	0,3